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Verfahren und Einrichtung zur Fehistellenüberwachung von band- oder
strangförmigem, elektrisch nichtleitendem Gut insbesondere von Faserbändern bei
der Spinnvorbereitung Vornehm\ic beim Vorbereiten von Spinnfasergut für das Spinnen
ist es erforderlich, die Faserbänder auf Bruch zu überwachen, um Ungleichmäßigkeiten
im Enderzeugnis zu vermeiden. Hierzu gibt es Überwachungsvorrichtungen, welche die
Faserbänder mit tels Klappen, Walzen oder anliegenden Hebeln abtasten, die beim
Auftreten von Fehlern im durchlaufenden Faserband abfallen und dadurch einen Stromkreis
schließen, wodurch entweder ein Signal ausgelöst oder die Maschine über Relais stillgesetzt
wird. Diese bekannten Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Faserbänder bei
der Abtastung mechanisch beansprucht werden oder daß die Bedienung der Maschine
gestört wird. Die Erfindung bezweckt die Behebung dieser Mängel.
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Nach der Erfindung wird das band- oder strangförmige, elektrisch
nichtleitende Gut dadurch überwacht, daß es mittels magnetischer Impulse abgetastet
wird, die auf einen das Gut beaufschlagenden, beweglichen Magnetanker einwirken,
der beim Auftreten von Fehlstellen im Gut einen Kontaktschluß herbeiführt. Vorteilhafterweise
erfolgen dabei die magnetischen Impulse intermittierend, um den Lauf des zu überwachenden
Gutes nicht unnötig zu behindern und den Strombedarf herabzusetzen. Die Überwachung
geschieht derart, daß das zu überwachende Gut über die als elektrische Kontakte
ausgebildeten Pole eines Magneten hinweggeführt wird, wobei es gleichzeitig von
einer als Anker dienenden Kugel aus ferromagnetischem Stoff beaufschlagt wird, die
beim Auftreten einer Fehlstelle den Stromkreis für die Auslösung einer beliebigen
Funktion in oder an der Maschine schließt.
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Zweckmäßig ist es, die magnetischen Kontaktkörper von Zeit zu Zeit,
vorzugsweise in den Impulspausen, zwecks Beseitigung von remanentem Magnetismus
zu entregen.
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Eine Überwachungseinrichtung gemäß der Erfindung besteht vorzugsweise
aus einer Führung aus Isolierstoff für das zu überwachende Gut, welche mindestens
eine Öffnung für den Durchtritt des Pols eines Elektromagneten aufweist, wobei der
Pol auf eine derartig geringe Länge aus der Führung herausragt, daß der glatte Durchlauf
des Gutes nicht behindert ist. und welche auf der dem (den) Magnetpol(en) gegenüberliegenden
Seite mit einer Höhlung zur Aufnahme der Ankerkugel während der Wartestellung versehen
ist, die so angeordnet und gestaltet ist, daß die Kugel durch die magnetische Kraft
vorzugsweise entgegen der Schwerkraft aus ihr herausgezogen wird und unter der Wirkung
der letzteren wieder in sie zurückrollt.
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Der Abtastmagnet ist zweckmäßigerweise U-förmig gestaltet und trägt
an einem Schenkel die Erreger-
spule sowie einen in die Laufbahn des Gutes hineinragenden
kurzen und schmalen Magnetpol, während an dem anderen Schenkel ein rechtwinklig
auf den Magnetpol gerichtetes, isoliert angebrachtes, ebenfalls in die Laufbahn
des Gutes hineinragendes kurzes und schmales Kontaktstück angebracht ist. Der spulenfreie
Magnetschenkel und das isolierte Kontaktstück bilden Teile eines Arbeitsstromkreises,
der durch die angezogene Kugel schließbar ist. Die Überwachungsvorrichtungen können
einzeln oder zu Baugruppen zusammengefaßt in der gewünschten Stellung gegenüber
dem zu überwachenden Gut angeordnet werden, wobei es möglich ist, solche Vorrichtungen,
die nicht vom Gut durchlaufen werden, durch Einlegen eines Isolierstreifens in die
Führungsschlitze für das Gut außer Betrieb zu halten, damit der Anker bei der Magneterregung
nicht unnötig angezogen wird und nicht irgendwelche Signal- oder Abstellvorrichtungen
betätigt.
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Die Überwachungsvorrichtungen können in mehrere Schaltgruppen eingeteilt
sein, von denen jede Gruppe abwechselnd erregt und entregt wird. Weiterhin ist es
zweckmäßig, zwecks Verzögerung der Einschaltung der Überwachungsvorrichtungen gegenüber
der Einschaltung der Verarbeitungsmaschine ein von dem Stromkreis der Verarbeitungsmaschine
gespeistes Zeitrelais vorzusehen.
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In der Zeichnung ist die Fehlstellenüberwachungseinrichtung nach
der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt die Überw,achungsvorriclltung in schaubildlicher, schematischer
Darstellung;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Überwachungsvorrichtung;
Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie II-III der Fig. 2 unter Weglassung der Ankerkugel
und des Überwachungsgutes; Fig. 4 ist eine Seitenansicht zu Fig. 2; Fig. 5 zeigt
eine Überwachungsgruppe schematisch in schaubildlicher Darstellung; Fig. 6 zeigt
eine andere Anordnung einer Überwachungsgruppe gemäß Fig. 5 Fig. 7 zeigt eine dritte
Anordnung einer Überwachungsgruppe gemäß Fig. 5; Fig. 8 ist ein Querschnitt durch
eine besondere Ausführungsform von Überwachern für die Überwachung bandförmigen
Gutes, und Fig. 9 ist ein Schaltbild eines Stromkreises zur Ausübung einer Arbeitsfunktion.
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Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform einer Überwachungsvorrichtung
gemäß der Erfindung, wie sie beispielsweise für die Überwachung von Faser bändern
in der Spinnereivorbereitung Verwendung finden kann. In ein Gehäuse 1 aus Isolierstoff
ist eine Magnetspule 2 eingebettet, die einen U-förmig gebogenen Eisenkern 3 umschließt,
dessen eines Polende 4 auf geringe Länge in einen im Gehäuse 1 vorgesehenen Führungsschlitz
5 für das Fasergut 6 hineinreicht.
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Der andere längere Schenkel 7 des Kerns 3 wird etwa in Höhe des Polendes
4 von einem Kontaktstück 8 isoliert umfaßt. Das Kontaktstück 8 ragt ebenfalls nur
wenige Zehntelmillimeter in den Führungsschlitz 5 hinein und steht über eine Klemme,
einen Stecker od. dgl. Verbindungseinrichtung 9 mit einem Stromkreis in Verbindung,
wie weiter unten des näheren beschrieben wird.
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In Höhe der Kontaktstücke 4 bzw. 8 befindet sich im Gehäuse 1 eine
Bohrung 10, in welcher eine Stahlkugel 11 untergebracht ist. L)ie Bohrung verläuft
in einer schwachen Steigung von etwa 5 in Richtung auf die Kontaktstücke 4, 8, so
daß die Kugel 11 nur mit Hilfe einer fremden Kraft. die von der Magnetspule 2 erzeugt
wird, aus der Bohrung 10 herausgeholt werden kann. Solange sich zwischen der Kugel
11 und den Kontaktsdicken 4, 8 der Faserstrang 6 befindet. kann die Kugel 11 die
Bohrung 10 nicht verlassen, sie wird indessen gegen die Kontaktstücke 4, 8 durch
magnetische Kraft gezogen, sobald der Faserstrang 6 fehlt, d. h. gerissen ist. In
diesem Fall schließt die Stahlkugel 11 den zwischen den Klemmen 9 und 12 (Fig. 1)
geschalteten Arbeitsstromkreis, so daß die Fehlstelle im Faserstrang od. dgl. unverzüglich
angezeigt oder die Maschine stillgesetzt wird. Die Erregung der Spule 2 erfolgt
über besondere Islemmen 13, 14. Das ganze Gehäuse 1 ist beispielsweise mittels einer
Gewindestange 15 an beliebiger Stelle des Weges des zu überwachenden Stranges anzubringen.
An den Gehäuse 1 kann noch ein Bändchen 16 od. dgl. aus Isolierstoff, z. B. Gummi,
derart angebracht sein, daß es mit Hilfe eines Handgriffes 17 in den Führungsschlitz
5 eingelegt werden kann, wenn eine Überwachungsvofrichtung aus einer Gruppe von
mehreren außer Funktion bleiben soll. Durch das Einlegen des Isolierbandes 16 in
denFührungsschlitz 5 wird die Stahlkugel 11 ständig außer Funktion gehalten.
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Überwachungsvorrichtungen der beschriebenen Art können, zu mehreren
Gruppen vereinigt, in verschiedenster Form für die Überwachung strang- oder bandförmigen
Gutes Verwendung finden. Beispiele hierfür zeigen die Fig. 5 bis 8.
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Fig. 5 veranschaulicht schematisch zwei Gruppen von t'berwachern
gemäß Fig. 1 bis 4, deren Gehäuse 1
auf einer gemeinsamen Schiene 18 angebracht sind
und durch deren Führungsschlitze 5 Faserstränge 19 in waagerechter Richtung hindurchgeführt
sind. Die gleiche Anordnung kann auch so eingerichtet-werden, daß die Faserstränge
19 die Führungsschlitze 5 in senkrechter Richtung durchlaufen, wie Fig. 6 veranschaulicht.
Die 50/oige Neigung der Bohrung 10 muß so gelegt werden, daß sie das Zurückrollen
der Kugel 11 in die Bohrung 10 sicherstellt. Es ist aber auch möglich, die Uberwachereillrichtung
seitlich zu den waagerecht übereinanderlaufenden Fasersträngen 19 anzuordnen, wie
dies Fig. 7 zeigt.
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Zur Abtastung bandförmigen Gutes, beispielsweise Papier, Stoff oder
sonstiges flächenförmiges Gehilde, werden die Ahtastvorrichtungen so eingerichtet,
wie dies Fig. 8 zeigt. Das bandförmige Gut 20 läuft in'teer eine Unterlagerfläche
21, in welcher Bohrungen 22 zur Aufnahme der Stahlkugeln 23 vorgesehen sind. In
geringem Abstand von der Fläche 21 sind Überwachungsvorriclltungell oberhalb der
Bohrungen 22 vorgesehen, die grundsätzlich so aufgebaut sind, wie sie bezüglich
Fig. l bis 4 beschrieben sind. Aus den Isolierstoffgehäusen 24, in denen wiederum
Magnetspulen 25 untergebracht sind, ragen die Kontaktstücke 26, 27 heraus, die von
den Stahlkugeln 23 dann geschlossen werden, wenn das zu überwachende Gut 20 Fehlstellen
aufweist.
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Die Überwachungsvorrichtungen tasten das zu überwachende Gut in kurzen
eletromagnetischen Impulsen mittels der Stahlkugeln 11 bzw. 23 ab. Die Stahlkugeln
belasten das zu überwachende Gut nur mit einem geringen Druck, der bei einer Kugel
vom Durchmesser 7,2 mm nur etwa 0,5 g beträgt. Der Kontaktdruck an den Kontaktstücken
4, 8 ist wesentlich höher und beträgt bei der gleichen Kugel etwa 50 g. Dadurch,
daß die Kugel bei der Abtastung des Gutes drehbar bleibt, erfährt das Gut keine
nennenswerte mechanische Beanspruchung, so daß es ohne Hemmung den Führungsschlitz
durchlaufen kann. Um den Stromverbrauch der Überwacher herabzusetzen, erfolgt die
Erregung der Magnetspulen 2 intermittierend. Das kann beispielsweise so geschehen,
daß die an einer Maschine vorgesehenen Überwacbungsvorrichtungen in zwei Gruppen
geteilt werden, die abwechselnd Spammug erhalten. Die Impulsfrequenz liegt zweckmäßigerrveise
bei 3 bis 4 Hz, das sind 180 bis 240 Impulse je Minute, so daß ein Impuls infolgedessen
etwa t/8 Sekunde beträgt. Um das Hängenbleiben der Kugeln 11 bzw. 23 an den lsontaktstücken
4, 8 bzw. 26, 27 infolge Remanenz zu verhindern, ist es zweckmäßig, in den Impulspausen
einen geringen umgepolten Strom durch die Spulen 2 zu schicken, der gerade so groß
ist, daß der remanente Magnetismus verschwindet und die Kugeln abfallen Uberwachungsvorrichtungen
der beschriebenen Art werden in einen Arbeitsstromkreis derart eingeschaltet, daß
der von den Kugeln 11 bzw. 23 an den Polen 4, 8 bzw. 26, 27 geschlossene Stromkreis
über ein Relais eine beliebige Funktion auslöst, beispielsweise Signalvorrichtungen
betätigt oder Einzelvorrichtungen an der Maschine stillsetzt oder beides.
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Das Schaltbild nach Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel an einer
Maschine mit acht tfberwachungsstellen. Diese Überwachungsstellen sind jeweils mit
den beschriebenen elektromagnetischen Vorrichtungen ausgerüstet und im Schaltbild
mit I bis VIII bezeichnet. An das Drehstromnetz ONST ist der Antriebsmotor 11 der
Maschine angeschlossen. Der Schalter 28 setzt über das Zählwerk 29 und das SIotorschütz
30 den Antriebsmotor lI in Betrieb. Gleichzeitig erhält
das Zeitrelais
31 über den Schalter 28, das Zählwerk 29 und das Relais 32 Spannung und schaltet
nach etwa 1 Sekunde über das dreipolige Relais 33 den Gleichrichter 34 ein. Die
Verzögerung hat den Zweck. etwa locker liegende Faserbänder od. dgl. in den Überwachern
I bis VIII vor Einsetzen der Kontrolle straffzuziehen, um Fehlauslösungen zu vermeiden.
Der 24-Volt-Gleichstrom des Gleichrichters 34 wird über das Relais 35 und den Umschalter
36 den Überwachern I bis VIII zugeleitet.
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Die Überwacber sind in zwei Gruppen eingeteilt (gerade bzw. ungerade
römische Zahlen). Die eine Gruppe wird von dem +-Pol des Gleichrichters 34 über
die Kontaktkörper b, c des Umschalters 36, die Erregerkontaktkörper 13, 14 dieser
Überwachergruppe und zurück über die Kontaktkörper f, e des Umschalters 36 zum --Pol
des Gleichrichters 34 und die andere Überwachergruppe, um 1800 versetzt, vom +-Pol
des Gleichrichters über die Rontaktkörper b, a, f des Umschalters 36, die Erregerkontaktkörper
13, 14 dieser zweiten Gruppe der Überwacher und zurück über die Kontaktkörper d,
e des Umschalters 36 zum --Pol des Gleichrichters 34 in kurzen etwa 0,15 Sekunden
dauernden Impulsen unter Spannung gesetzt.
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Die Pause zwischen zwei Impulsen dauert ebenfalls 0,15 Sekunden,
so daß am Gleichrichter 34 mit Ausnahlne der kurzen Umschaltunterbrechung ein gleichmäßiger
Strom fließt. Impulszeit und Pausenzeit verhalten sich demnach wie 1: 1. Gegenüber
der Dauereinschaltung sämtlicher Üherwacher wird somit nur die halbe Wattstundenleistung
benötigt Zur Beseitigung des remanenten Magnetismus an den Eisenkernen 3 der Überwacher
wird während der Impulspausen ein Gegenstrom durch die Erregerstromkreise E' und
E" geschickt, der an dem Widerstand R eingestellt wird. Bei richtiger Einstellung,
die bei Leerlauf der Maschine und gedrückter Prüftaste 37 vorgenommen werden soll,
darf keine Kugel 11 an den Kontaktstellen 4, 8 hängenbleiben. Der Gegenstrom wird
je nach den magnetischen Eigenschaften des Eisenkernes etwa 150/0 des Arbeitsstromes
betragen. Der Gegenstrom fließt vom +-Po1 des Gleichrichters 34 über die Kontaktstellen
b, c des Umschalters 36, den Widerstand R und den Kontaktkörper d des Umschalters
zu den Überwachern der einen Gruppe, dort über die Erregerkontaktkörper 14, 13 zurück
zu den Kontaktstellen f, e des Umschalters 36 und von dort zum - -Pol des Gleichrichters,
während der Gegenstrom für die andere Überwachergruppe vom +-Pol des Gleichrichters
34 über die Kontaktstellen b, a, f des Umschalters 36, die Erregerkontaktkörper
14, 13 der anderen Uberwachergruppe zum Kontakfl<örper c des Umschalters 36,
über den Widerstand R, die Kontaktstellen d und e zum --Pol des Gleichrichters 34
fließt.
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Die bei Fehlern im Überwachungsgut durch die Kugel überbrückten Kontaktstellen
4, 8 schließen einen Vorwiderstand 38 an dem Relais 39 kurz. Dieser Vorwiderstand
38 hält den Danerstrom in der Relaisspule gerade so groß, daß er das Relais 39 zwar
nicht zum Ansprechen bringen kann, aber in der Lage ist, das einmal angezogene Relais
zu halten. Das Relais 39 wird also durch den kurzgeschlossenen Vorwiderstand 38
ansprechen und eingeschaltet bleiben, bis der Schalter 28 geöffnet wird. Durch diese
Schaltung wird erreicht, daß die Ansprechleistung an den Überwacherkontaktsteilen
4, 8 nur 0,5 Watt und die Ansprechzeit etwa 3 ms betragen. Das Relais 39 schaltet
über die Kontakte g, Ji das Steuerrelais 40 ein.
das sich mit den Kontaktkörpern
i, k festhält. Die Kontakte 1, m desselben Relais 40 unterbrechen über das Relais
32 den Schützstromkreis sowie die Erregerstromkreise E' und E" durch das Relais
35. Derjenige Überwacher, welcher den Stillstand der Maschine ausgelöst hat, wird
über ein Blinkrelais 41 und die Kontaktkörper n, o des Relais 40 durch die zugehörige
SignaLlampe42 angezeigt. Bei dem in Fig. 9 darge stellten Schaltschema sind die
acht Überwacher in vier Gruppen mit je einer Signallampe 42 eingeteilt.
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Die Anzahl der Signal lampen 42 bestimmt daher die Anzahl der Gruppen
sowie der Relais 39 und 40.
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Die beschriebenen Auslöserelais sind Spulenrelais, die wegen ihrer
Betriebssicherheit gewählt wurden.
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Statt dieser Relais kann man aber auch empfindlichere wählen, beispielsweise
elektrische Entladungsgefäße, die wegen ihrer praktisch unverzögerten und leistungslosen
Auslösung vorteilhaft sind, aber wegen ihrer begrenzten Lebensdauer weniger in Betracht
kommen.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführnngsbeispiele
und auch nicht auf das dargestellte Schaltschema beschränkt. Sie gestattet vielmehr
Abwandlungen in der Gestaltung des Überwachergehäuses sowie in der Anordnung der
Überwachungskontaktkörper. Wesentlich ist, daß das zu überwachende Gut von kugelförmigen
Magnetankern beaufschlagt wird, die, durch magnetische Impulse gesteuert, das Gut
abtasten und bei einer auftretenden Fehlstelle eine beliebige Funktion an der das
Gut verarbeitenden oder befördernden Maschine auslösen.
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PATENTANSPPRC\CHE: 1. Verfahren zur Fehlstellenüberwachung von band-
oder strangförmigem, elektrisch nichtleitelldem Gut, insbesondere von Faserbändern
bei der Spinuvorbereitung, dadurch gekennzeichnet, das das zu überwachende Gut mittels
magnetischer Impulse abgetastet wird, die auf einen das Gut beaufschlagenden, beweglichen
Magnetanker einwirken, der beim Auftreten von Fehlstellen im Gut einen Kontaktschluß
herbeiführt.